专利名称：一种热调节300mm化学机械抛光用的抛光头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于化学机械抛光领域，具体涉及到一种在抛光过程中，通过调节抛光头不同区域的温度来改变抛光头相应区域内的化学反应速率，提高化学机械抛光效果，从而达到改善产品几何形状，提高抛光头所加工产品的表面的均一性。 技术背景目前，超大规模集成电路制造技术已经发展到了 45nm和300mm时代。随着特征线宽的进一步微小化，要求作为衬底材料的单晶硅片的表面形貌可接受的分辨率必须达到纳米级，如在后续器件加工中，较差的表面形貌会对氧化层产生不均匀的减薄，因此器件的成品率也与硅材料的表面形貌直接相关。化学机械抛光(CMP)被公认为是全局平坦化方法之一，该方法既可以获得较完美的表面，又可以得到较高的抛光速率。为了达到器件厂家的加工要求，材料厂家对300mm硅片表面抛光控制几何参数GBIR小于0. 4um左右，SRQR小于
0.075um左右。因此，抛光头承载硅片进行加工过程中所涉及的抛光片几何精度非常高，对加工硅片表面的均一性要求更加严格。对于300mm硅片精抛光机来讲，抛光头主要由陶瓷板与驱动轴构成，陶瓷板特点是随温度变化的形变量低，对硅片表面不会造成金属离子污染并拥有良好的导热性。实际抛光过程中，由于抛光片的直径较大，抛光头直径也大，抛光液在抛光过程中边缘比中心充沛，这样导致了旋转抛光过程中抛光头与抛光盘面的抛光过程中，边缘的温度更接近抛光液温度而中心温度较高，使得抛光头的化学抛光过程更加复杂。化学机械抛光过程(CMP)过程主要通过化学腐蚀同时机械去除的方法进行加工。为了达到抛光过程的均匀效果，传统的方法是通过提高压力头部分区域内的气体压力来解决。但这种方法的弊端就是单纯的提高的机械去除效果，改善几何参数的同时又造成表面粗糙度的上升。
发明内容本实用新型的目的是提供一种热调节300mm化学机械抛光用的抛光头，通过调节抛光头不同区域的表面温度来改变抛光头区域温差，提高化学腐蚀的速度，配合抛光液在抛光过程中的特性，能改善加工产品的均一性及表面粗糙度。为实现上述发明的目的，本实用新型采用以下的技术方案这种热调节300mm化学机械抛光用的抛光头，它包括由传动部件带动的陶瓷盘，固定在陶瓷盘背面的多个加热模块，及温控器，加热模块通过温度传感器接温控器的输入端，温控器的输出端接加热模块电源。固定在陶瓷盘背面的多个加热模块的排列方式为环形或方形或其它方式。所述的加热模块为封装在导热介质内的加热源，其加热源为电阻丝，也可采用其它加热器件。其背面的加热模块加热温度范围在20 70度范围内，输出即时温度信号，加热温度可控，可以根据实际的生产加工需求进行相应的调整。[0010]本实用新型的原理是利用发热源对抛光头陶瓷盘背面不同区域加热，通过陶瓷热传导到正表面，提高此区域的化学反应速度，以改善产品表面几何参数和粗糙度。本实用新型的优点是通过调节抛光头不同区域的表面温度来改变抛光头区域温差，提高化学腐蚀的速度，配合抛光液在抛光过程中的特性，能改善加工产品的均一性及表面粗糙度。
图I :本实用新型的结构侧视图。图2 :本实用新型的一种结构俯视图(模块排列为环形排列)。 图3 :—种加热模块的结构示意图(电阻丝加热)
具体实施方式
图I、图2中，I、为加热模块输入端口，用以接受信号，2为加热模块，其功能为接收信号后可以加热，并有温度传感器，可将即时探测的温度信号传递传出。因为抛光过程中所需加热温度范围较窄，因此加热模块可以使用导热胶等粘到抛光头陶瓷盘背面。3为陶瓷盘，一般厚度为lcm-5cm，平整度为0_5um，4为抛光垫，10为硅片，11为抛光盘图3中，5为温度传感器，通过端口 8将探测到的模块温度信号传送出去，6为加热模块导热壁，用于封装加热器，同时传导加热器产生的热量到陶瓷盘背面，当输入端口 9有信号输入则加热器工作，当端口 9的信号输入后则加热源7 (以电阻丝加热)开始加热，模块壁6开始升温，并将温度传递至抛光盘3，进行调节陶瓷盘3的局部温度，其即时温度测量后通过端口 8传递出，以方便监控加热温度。此热调节抛光头可以利用排列的模块2加热，来调节抛光头陶瓷盘不同区域的温度，以达到通过改变不同区域化学反应速率来调节抛光去除速率，改善抛光片表面均一性。
实施例在使用普通抛光头工作时，需要加热抛光液至一定温度，抛光后硅片表面测试为中心部分较均勻，边缘粗糙，边缘比中心部分haze值高出40%。使用热调节抛光头加工，其内加热模块为电阻丝加热，排列为环形排列，通过输出温度信号可知抛光头外边缘接近抛光液温度，内部温度高出外边缘10度左右。即时提高边缘加热模块温度，抛光后，中心点haze值与边缘相比相差在10%以内。抛光片表面状态均一性得到改善。
权利要求1.一种热调节300mm化学机械抛光用的抛光头，其特征在于它包括由传动部件带动的陶瓷盘，固定在陶瓷盘背面的多个加热模块，及温控器，加热模块通过温度传感器接温控器的输入端，温控器的输出端接加热模块电源。
2.根据权利要求I所述的一种热调节300mm化学机械抛光用的抛光头，其特征在于固定在陶瓷盘背面的多个加热模块的排列方式为环形或方形。
3.根据权利要求I或2所述的一种热调节300mm化学机械抛光用的抛光头，其特征在于所述的加热模块为封装在导热介质内的加热源，其加热源为电阻丝。
4.根据权利要求I或2所述的一种热调节300mm化学机械抛光用的抛光头，其特征在于加热模块以导热胶粘在抛光头陶瓷盘背面。
专利摘要一种热调节300mm化学机械抛光用的抛光头，它包括由传动部件带动的陶瓷盘，固定在陶瓷盘背面的多个加热模块，及温控器，加热模块通过温度传感器接温控器的输入端，温控器的输出端接加热模块电源。本实用新型的优点是通过调节抛光头不同区域的表面温度来改变抛光头区域温差，提高化学腐蚀的速度，配合抛光液在抛光过程中的特性，能改善加工产品的均一性及表面粗糙度。
文档编号B24B37/12GK202428310SQ20112050492
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者党宇星, 库黎明, 索思卓, 葛钟 申请人:有研半导体材料股份有限公司